розділ 2 табл.2.5),
що виготовлялися поряд із балками, були визначені основні міцнісні та
деформаційні характеристики бетону-матриці та сталефібробетону, які склали (по
5-ій серії): кубикова міцність R = 42,13 МПа; призмова міцність Rsfb = 31,02
МПа, початковий модуль пружності Esfb = 30430 МПа, гранична деформація при
центральному стисканні esfb,R =142,8Ч10-5. Міцність цементнопіщаної матриці Rb
= 36,6 МПа. Умовна межа текучості арматури, яка визначалася шляхом випробувань
трьох дослідних стержнів-близнюків довжиною 30 см, виготовлених із аналогічного
класу арматури, що і робоча, на розтягання, склала s0,2 = 614,8 МПа, модуль
пружності арматури – Es = 2,0Ч105 МПа, гранична деформація розтягання – esR =
317,5Ч10-5.
Балка 1БСФ-1 конструктивно запроектована і виготовлена без поздовжньої робочої
та поперечної арматури. Це було зроблено з метою спостереження за роботою
бетону, хаотично армованого лише короткими відрізками сталевого дроту –
фібрами, на згинальне навантаження.
Аналізуючи напружено-деформаційний стан цієї балки встановлено, що розтягнута і
стиснута зони сталефібробетону на протязі всього діапазону (0<з<1) працюють
сумісно, але несуча здатність даної балки залежить тільки від міцності
розтягнутої зони. Зокрема, при з = 0,25 (0,75 кН) деформації у сталефібробетоні
склали відповідно: у стиснутій зоні – еsfb,c = 1,6 Ч 10-5, у розтягнутій зоні
еsfb,t = 7,7 Ч 10-5, значення вигину середини прольоту балки становило 0,27 мм,
а висота стиснутої зони складала 9,24 см. При збільшенні напружень до з = 0,5
(1,5 кН) виникнення тріщин не спостерігалося. Стиснута і розтягнута зони
продовжують і далі сприймати навантаження. Деформації в стиснутій зоні
зростають до еsfb,c = 7,1 Ч 10-5, а в розтягнутій – до еsfb,t = 39,38 Ч 10-5.
Значення висоти стиснутого бетону зменшується на 4,22 % і становить 8,85 см, а
прогин середини прольоту зростає на 159,3 % і досягає величини f = 0,7 мм
(табл. 4.1, рис. 4.1).
Таблиця 4.1
Дослідні значення середніх відносних деформацій в крайньому стиснутому та
розтягнутому волокнах сталефібробетону, відносної висоти стиснутої зони,
прогинів середини прольоту, а також ширини розкриття нормальних тріщин в балці
1БСФ-1 при одноразовому навантаженні
М, кН•м
з= М/Мu
еsfb,cЧ10-5
еsfb,tЧ10-5
Xі, см
о=X/h0
f, мм
acrc, мм
0,18
0,08
0,53
0,25
26,97
26,97
9,24
0,513
0,27
1,05
0,50
80,30
91,82
8,85
0,492
0,70
1,58
0,75
156,06
235,15
6,81
0,378
1,11
2,10
1,0
5,11
2...4*
*Примітка: Тріщини в даній балці під час однократного випробування до
руйнування не спостерігалися і тільки в момент руйнування по нормальному
перерізу утворювалась одна магістральна тріщина.
В межах напружень 0,5 ? з ? 0,75 спостерігається різкий приріст деформацій
розтягнутої зони бетону, які становлять еsfb,t = 116,82 Ч 10-5, деформації
стиснутої зони бетону теж зростають до значення еsfb,c = 14,58 Ч 10-5. Переріз
працює сумісно, оскільки тріщини не виникали. Спостерігається значне зменшення
висоти стиснутої зони сталефібробетону до 6,81 см. Це на 23 % нижче в
порівнянні із аналогічним показником при рівні навантаження з = 0,5. Також
спостерігається зростання
прогинів середини прольоту балки до 1,11 мм. Епюра деформацій, побудована для
сталефібробетону стиснутої зони по висоті його нормального перерізу,
наближається до трикутної форми (рис. В.1).
При наступному підвищенні навантаження до з ? 0,75 всі вимірювальні прилади
(індикатори та прогиноміри), з міркувань безпеки, знімалися з даної балки.
Проте, деформації сталефібробетону нормального перерізу балки продовжували
відслідковувати по тензорезисторах. Візуально спостерігалося значне збільшення
прогинів балки. Що, очевидно, вплинуло на різкий розвиток деформацій
розтягнутої зони нормального перерізу балки та зниження висоти стиснутого
сталефібробетону. Руйнування балки спостерігалося в розтягнутій зоні, внаслідок
досягнення граничних деформацій в сталефібробетоні. Причому, це відбувалося
раптово з утворенням в середній частині балки однієї магістральної тріщини
шириною 2...4 мм (рис.4.2.а). В ній спостерігалося висмикування та частковий
розрив (до 20 %) сталевих фібр. Значення руйнівного моменту в балці 1БСФ-1
склало 2,1 кН•м, а максимальний її прогин збільшився у 3,5 рази і становив 5,11
мм.
Аналізуючи напружено-деформаційний стан балки 1БЗБ-1, встановлено, що
розтягнута арматура, а також бетон розтягнутої і стиснутої зони в діапазоні
напружень працюють сумісно, деформування матеріалів відбувається пружно. Так,
при з = 0,2 деформації в арматурі і бетоні склали відповідно: еs = 46,25 Ч10-5;
еb = 38,33Ч10-5; еb,t = 77,14Ч10-5. Значення прогину середини прольоту балки
становило – 2,54 мм, а висота стиснутої зони складала 9,97 см.
При подальшому підвищенні навантаження до рівня з = 0,3...0,5 з’являлися
нормальні тріщини в розтягнутій зоні бетону, переважно в зоні чистого згину
(рис.4.2.б). Внаслідок зменшення жорсткості елементу, пройшов перерозподіл
напружень в його перерізі. Зусилля в розтягнутій зоні сприймалися робочою
арматурою, внаслідок виключення з роботи пронизаної тріщинами частини
розтягнутого бетону. Деформації в арматурі зросли на 194,6 % і становили еs =
136,25 Ч10-5, у крайньому стиснутому волокні бетону деформації теж зросли на
159,6 % і були рівними – 99,52 Ч10-5, в крайньому розтягнутому волокні вони
складали – 212,26 Ч 10-5 (включаючи ширину розкриття тріщин). Значення висоти
стиснутої зони бетону зменшилось до 9,53 см, що на 4,4 % нижче порівняно із
початковою висотою стиснутої зони, а прогину – зросло до 7,49 мм, тобто на 195
% (табл. 4.2, рис. 4.4).